商用汽車底盤整體防護涂層噴涂工藝探索

左志強，史智學

商用汽車底盤整體防護涂層噴涂工藝探索

左志強，史智學

（陜汽集團商用車有限公司，陜西 寶雞 722405）

針對終端用戶個性化上裝配置需求，商用汽車越來越多的以底盤形式投放市場。在等待上裝搭裝的周轉倉儲期間，底盤長時間暴露在大氣下，遭受風吹、雨淋、暴曬等各種環境考驗，這樣就帶來了底盤周轉倉儲期的銹蝕風險。為提升公司商用汽車底盤外觀質量及耐銹蝕能力，提升產品市場競爭力，文章對比研究了行業內四種典型的商用汽車底盤整體防護涂層噴涂工藝。針對研究優選出的噴涂工藝組織試噴與市場驗證，探索出一種水基硬膜底盤防護蠟噴涂工藝。研究成果可供國內商用汽車整車生產企業工藝技術人員借鑒參考。

商用汽車；底盤；整體防護涂層；噴涂工藝；工藝優化

隨著我國汽車工業的發展，國內商用汽車功能差異不再是品牌競爭的唯一標準，外觀質量提升已經成為整車質量提升與品牌價值增強的重要手段。為了適應客戶的個性化需要，越來越多的商用汽車以二類底盤形式被投放到市場。由于車架、燃油箱、儲氣筒等大部分底盤零部件完全暴露在陽光下及大氣中，對這些零部件的耐腐蝕性能、耐老化性能要求越來越高。底盤整體噴涂防護涂層受到各整車企業的高度重視，噴涂防護涂層的作用及目的主要有[1-3]（1）彌補底盤及其零部件本身的涂鍍層缺陷，提高整車的耐腐蝕性能，避免交付終端用戶前的早期銹蝕；（2）對底盤及其零部件本身涂鍍層進行有效保護，延緩銹蝕發生時間，保持整車外觀質量。

國內外整車企業和涂裝材料廠家對商用汽車底盤整體噴涂防護涂層的研究成果和應用比較多，比如：

開發高耐腐蝕涂裝材料。如聚脲涂料，其樹脂成分為改性天門冬氨酸酯涂料，耐1500小時中性鹽霧試驗，無起泡、銹蝕；耐1500小時人工老化試驗[2]。

開發在線整車噴涂工藝。如一種卡車底盤整體噴漆工藝方法，相比傳統丙烯酸聚酯噴涂工藝，優勢有[2]（1）高固低粘特性，實現一遍噴涂膜厚30 μm，減少噴漆工位50％，揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds, VOC）排放降低 50％；（2）烘干工藝由80℃、30min減少至50 ℃、15 min，減少天然氣消耗70％，減少烘干工位 50％；（3）與總裝工藝無縫融合，實現排空區取消。

根據環保法規要求，開發降低噴涂過程VOCs排放的水性涂料。如水性聚脲涂料、水基硬膜防護蠟，VOCs含量≤50.0 mg/m3[2]。

1 底盤涂鍍層缺陷

1.1 制造過程產生的缺陷

隨著陰極電泳底漆、多涂層面漆噴涂、達克羅表面處理等工藝技術的日漸成熟與普遍應用，國內商用汽車零部件的外觀質量以及防銹蝕能力有了顯著的提升。但車身總成及零部件組焊、車架縱橫梁鉚接形成的板材夾層與空腔只有底漆涂層，甚至沒有涂層防護；裝調過程螺紋緊固等造成的外露螺栓和金屬件表面涂鍍層被破壞，尤其是全金屬自鎖螺母大量應用后這一現象更為嚴重。這些缺陷都可能造成整車產品在交付終端用戶前產生早期銹蝕，尤其是處于濕熱環境，或受到酸、堿、鹽霧侵蝕時銹蝕現象更為嚴重[1-4]。

1.2 運輸過程產生的缺陷

隨著用戶個性化需求的提升，越來越多的二類底盤被投放到市場。在交付終端用戶前的倉儲、運輸過程中，底盤及零部件長時間直接暴露在陽光下和大氣中，遭遇高溫、高寒、雨雪、濕熱天氣，部分區域空氣中SO2、CO2濃度增加時還會產生酸雨，都會引起底盤及零部件涂鍍層失光、粉化[1-4]。

1.3 零部件缺陷

國內商用汽車行業零部件表面涂鍍層有執行國家標準的，有執行汽車行業標準的，也有執行整車廠企業標準的，零部件表面涂鍍層防護質量參差不齊。除行業頭部的2～3家企業擁有完整的的發動機、變速箱、車架、車橋等核心部件的自主研發與制造條件，可以要求零部件涂鍍層嚴格執行自己的企業標準，并且按著自己的品質提升計劃實施同步優化。大多數整車企業受自主研發與制造條件限制，面對零部件表面涂鍍層防護質量低下的現狀，顯得力不從心[1,4]。

2 底盤防護涂層噴涂工藝應用

2.1 典型噴涂工藝

國內外整車生產企業和涂裝材料廠家對商用汽車涂裝工藝以及商用車底盤整體噴漆、噴蠟工藝的研究成果和應用比較多，根據在整車裝配不同階段的應用概括起來有以下三種[1-4]。

1.裝配前噴涂工藝

（1）工藝內容：零部件在裝配前，嚴格執行表面涂鍍層標準，保證零部件外觀質量完好、達到涂鍍層耐性指標，或者裝配前對零部件實施噴漆/噴蠟防護工藝。

（2）工藝優勢：可以消除零部件夾層、空腔涂裝缺陷；不影響整車在線裝配效率與整體節拍。

（3）工藝缺點：成本需由零部件供方承擔，供方響應度低；無法避免裝配過程對涂鍍層的二次損傷。

2.裝配中噴涂工藝

（1）工藝內容：裝配過程中嚴格控制磕碰、劃傷；實施在線整體噴漆/噴蠟。

（2）工藝優勢：可提升整車防護水平。

（3）工藝缺點：增加裝配工具及防護材料成本，影響在線裝配效率與整體節拍；需整車裝配線建線前完成規劃，建設成本高。

3.裝配后噴涂工藝

（1）工藝內容：裝配完成后、入庫/發運前，整體噴漆、補漆+噴蠟。

（2）工藝優勢：可提升整車涂鍍層防護水平；對整體工藝布局影響小。

（3）工藝缺點：需有清潔、封閉的噴涂環境，底盤零部件需不同程度的遮蔽防護。

2.2 噴涂材料

零部件自身的涂鍍層材料根據零部件制造廠家執行的涂裝標準確定，整車廠應用于不同裝配階段的噴涂材料有以下三類。

（1）裝配前：對易銹蝕零部件噴涂黑漆或清漆。

（2）裝配中：在完成懸架等裝配后，底盤整體噴涂黑漆或清漆。

（3）裝配后：底盤整體噴涂黑漆、清漆或底盤防護蠟。

2.3 應用趨勢

已建成整車廠在裝配車間規劃初期未考慮在線整體噴漆/噴蠟，或者擔心在線整體噴漆/噴蠟建設成本過高、且對底盤裝配線整體工藝布局與裝配效率有影響，除行業頭部企業的高端產品裝配基地外，大多整車廠選擇在底盤裝調完成后、入庫/發運前，采取對整車噴涂黑漆、清漆或底盤防護蠟的工藝實施整車防護。

為避免高溫烘烤損毀底盤線束、橡膠件，同步降低電能消耗，噴涂材料向烘烤溫度＜60℃、烘烤時間＜20min的聚脲黑漆、清漆，或者底盤防護蠟發展。

根據環保法規對廢氣VOC排放的限制，噴涂材料向VOCs 含量低于50.0 mg/m3的水性聚脲黑漆、清漆，或者底盤防護蠟發展。

為適應整車狀態噴涂，噴涂材料向兼容車架、懸架等底盤通用黑漆件、燃油箱、儲氣筒等鋁鎂合金件、制動閥體等鑄鋁件以及油、氣、水管等橡塑件的水性透明清漆或底盤防護蠟發展。

3 工藝對比

結合行業應用，文章選取國內商用汽車整車生產企業應用最為普遍的聚脲黑漆、聚脲清漆、傳統溶劑蠟與水基硬膜防護蠟進行對比研究[1-6]。

3.1 材料成本

根據噴涂材料廠家提供的數據，材料成本對比如表1所示。

表1 材料成本對照表

根據對比數據，水基硬膜防護蠟的材料成本最低。

3.2 施工性能

根據噴涂材料廠家提供的數據，施工性能差異點對比如表2所示。

表2 施工性能對照表

根據對比數據，初步分析如下：

（1）傳統溶劑型底盤防護蠟存在蠟膜固化（實干）時間長，蠟膜固化（表干）后不可裝配，與鋁鎂合金件不匹配，電器插接件、氣管路（尼龍）、油水管路（橡膠）確定要防護，不允許補漆后濕碰濕噴涂等不足，作為底盤整體防護涂層噴涂材料局限性最大。

（2）聚脲黑漆與鋁鎂合金件、標準件顏色不配套，聚脲清漆也存在與鋁鎂合金件不配套，作為底盤整體防護涂層噴涂材料均存在一定的局限性。

（3）水基硬膜底盤防護蠟除蠟膜固化（實干）時間長，電器插接件、氣管路（尼龍）、油水管路（橡膠）是否需要防護需要進一步測試，相對前3種防護材料更適合作為底盤整體防護涂層噴涂材料。同時，水基材質VOCs含量相對更低，更能符合環保法規要求。

3.3 防護性能

根據噴涂材料廠家提供的數據，防護性能對比如表3所示。

表3 防護性能對照表（配套環氧電泳漆）

根據對比數據，初步分析如下：

（1）傳統溶劑型底盤防護蠟防護性能最差，且不可水洗、可維護性差，作為底盤整體防護涂層噴涂材料局限性最大。

（2）用于底盤整體防護涂層噴涂材料，聚脲黑漆防護性能最佳，聚脲清漆與水基硬膜底盤防護蠟防護性能也不錯。

3.4 工藝設施

根據行業應用，噴涂工藝設施對比如表4所示。

表4 噴涂工藝設施對比表

根據對比數據，初步分析如下：

（1）傳統溶劑型底盤防護蠟噴涂設施建設成本與運行成本（廢棄處理、水電能耗、固廢處理）最高。

（2）聚脲清漆噴涂設施建設成本與運行成本（廢棄處理、水電能耗、固廢處理）最低。

（3）聚脲黑漆與水基硬膜防護蠟偏差不大。

3.5 綜合分析

（1）傳統溶劑蠟整體防護性能最差，且噴涂后無法維護；不建議作為底盤整體防護涂層噴涂材料。

（2）聚脲黑漆整體防護性能最佳，但噴涂過程遮蔽工作量大，對鋁鎂合金件使用過程表面氧化發黑無改善作用；針對裝配過程標準件涂層破壞現象，如不遮蔽影響整車外觀一致性，且材料成本太高。建議作為高附加值（高端車）底盤整體防護涂層噴涂材料使用。

（3）水基硬膜底盤防護蠟與聚脲清漆綜合性能相當，材料成本最低且環保性能最佳；建議作為一般附加值（國內銷售常規車）底盤整體防護涂層噴涂材料，可組織試噴驗證確定噴涂工藝。

4 探索驗證

4.1 實驗驗證

結合上述分析，考慮公司商用車底盤為總質量4.5 t～49 t的全系車型，以及行業中等偏上的市場定位，借鑒行業底盤噴蠟工藝應用成果，文章探索將水基硬膜底盤防護蠟作為底盤防護涂層噴涂材料。首先與優化前所采用的溶劑蠟進行對比實驗驗證（執行集團實驗標準，標準號不便對外公示），結果如表5所示。

表5 水基硬膜防護蠟與溶劑蠟性能對比實驗結果

（1）水基硬膜防護蠟可耐1 000 h以上中性鹽霧實驗，且耐高、低溫性能優異。

（2）水基硬膜防護蠟干燥時間快，表干后初期耐水性和耐沖洗能優異。

（3）水基硬膜防護蠟實干以后為彈性硬膜，表面不沾灰，污漬易擦拭清除。

4.2 試噴驗證

結合銷售制定車型實施試噴驗證，重點驗證車架、懸架等底盤通用黑漆件、燃油箱、儲氣筒等鋁鎂合金件的防護效果，設計試噴驗證工藝如表6所示。

4.3 驗證結果

重點驗證內容及驗證結果如下：

1.對比蠟膜泛藍現象消失前、后轉序對成品蠟膜的影響

（1）泛藍現象未消失前轉序：蠟膜易出現流掛、不連續、灰塵污染現象；

（2）泛藍現象消失后轉序：蠟膜整潔、連續、無灰塵污染現象；

（3）結論：蠟膜泛藍現象消失可作為轉序標準。

2.對比不同環境溫度下底盤直接駛入補漆室，噴涂粘度/成膜性能/蠟膜變色時間

（1）環境溫度＜0 ℃：噴涂粘度＞120 s，蠟膜不連續、流掛嚴重，濕膜變色時間40～60 min；

（2）環境溫度0～10 ℃：噴涂粘度＞80 s，蠟膜基本連續、有輕微流掛，濕膜變色時間20～40 min；

（3）環境溫度＞10 ℃：噴涂粘度30～60 s，蠟膜連續、有輕微流掛，濕膜變色時間5～20 min

（4）結論：環境溫度＜10 ℃，底盤需預熱。

3.觀察下雨前后以及整車淋雨試驗后的蠟膜變化

蠟膜固化后可耐水沖洗，蠟膜積水會泛藍，無積水不泛藍，只要不破壞，水跡消失后可恢復。

4.補漆后濕碰濕噴蠟，蠟膜成型質量與補漆涂層干燥后噴蠟無偏差，得出結論：補漆后濕碰濕噴蠟工藝可行

表6 水基硬膜防護蠟試噴驗證工藝

5.跟進不同環境溫度下蠟膜表干時間

（1）環境溫度＜0 ℃，蠟膜表干時間24～ 48 h；

（2）環境溫度0～10 ℃，蠟膜表干時間1～ 24 h；

（3）環境溫度＞10 ℃，蠟膜表干時間20～ 60 min；

（4）結論：環境溫度＜10 ℃，需通過加熱縮短蠟膜表干及底盤靜置時間。

6.經對比水基硬膜防護蠟、傳統溶劑蠟與其他廠家底盤起始銹蝕時間和銹蝕點數

噴涂水基硬膜防護蠟的底盤入庫后3～6個月，普遍車架、燃油箱、儲氣筒干凈，無銹蝕點、無氧化發黑現象。較此前未噴水基硬膜底盤防護蠟的車輛，騎馬螺栓、排氣管卡子、板簧墊塊處防銹效果明顯。

7.結合訂單車輛測算噴涂材料消耗與補漆室運行成本

整車噴涂成本可以控制在100元/輛。

8.驗證條件及設施

如圖1—圖3所示。

9.蠟膜表干驗證

蠟膜驗證結果如圖4、圖5所示。

10.改善效果

經售后回訪：

（1）底盤整體噴涂水基硬膜防護蠟后表面外觀干凈、落灰易于清理，用戶接受度提升。回訪試噴樣車所投放營銷區經銷商，普遍認為水基硬膜底盤防護蠟比較優化前所采用的溶劑蠟防銹除塵能力更為顯著，認可率100%。

圖1 噴涂室

圖2 高壓無氣噴槍

圖3 淋雨檢測

圖4 濕膜

圖5 干膜

（2）底盤周轉期銹蝕發生時間為入庫后3～6個月，比較優化前所采用的溶劑蠟延緩2～3個月，抗銹蝕能力改善明顯，未發現車架表面生銹，鋁鎂合金件可有效防護無氧化發黑現象。對比效果如圖6所示。

圖6 改善效果對比

5 總結

結合工藝驗證結果，文章擬對底盤整體防護涂層噴涂工藝按表7進行優化。

表7 水基硬膜防護蠟噴涂工藝優化思路

擬將補漆+噴蠟合并納入底盤整體防護涂層噴涂工藝，采取補漆后濕碰濕噴蠟，通過改造補漆室或建設專用噴蠟室與補漆室串聯配套，使進入噴蠟工序的底盤溫度達到10 ℃～15 ℃。

（1）整體節拍可控制在3～5 min/臺。

（2）整體噴涂工藝不受環境溫度影響。

（3）消除底盤駛出噴蠟室的靜置環節，底盤噴蠟后直接交驗入庫。

以上優化工藝文章已進行驗證。國內商用汽車整車生產企業工藝技術同仁在借鑒文章時，如有不同意見，歡迎賜教、交流。

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[2] 俞勇,荊海智,劉飛.一種卡車底盤整體噴漆工藝方法: CN107552340A[P].2018-01-09.

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Exploration of Overall Protective Coating Spraying Processes for Commercial Automobile Chassis

ZUO Zhiqiang, SHI Zhixue

( Shaanxi Automobil Group Commercial Vehicle Company Limited, Baoji 722405, China )

In view of the personalized loading and configuration needs of end users, more and more commercial cars are put on the market in the form of chassis. During the waiting turnover and storage period of the installation, the chassis is exposed to the atmosphere for a long time, suffering from various environmental tests such as wind, rain and exposure, which brings the rust risk of the chassis turnover and storage period. In order to improve the appearance quality and rust resistance ability of the company's commercial automobile chassis, and enhance the market competitiveness of the products, this article compares and studies the four typical overall protective coating spraying processes of the commercial automobile chassis in the industry. According to the best selected spraying technology tissue test injection and market verification, a water-based dural chassis protective wax spraying technology is explored. The research results can be used for reference by the process technicians of domestic commercial vehicle production enterprises.

Commercial automobile; Chassis; Overall protective coating; Spraying process; Exploration technology optimization

U466

A

1671-7988(2022)24-134-08

U466

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.024.025

左志強（1975—），男，工程師，PMP，研究方向為汽車工藝技術管理、工藝規劃與產品開發項目管理工作，E-mail:zuozhiqiang@sxqc.com。